SU1629864A1 - Device for checking dc supply discharge - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано в малогабаритных переносных приборах с автономными источниками питани . Цель изобретени  - повышение качества контрол  и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит генератор 17 пр моугольных импульсов, накопительный крнденсатор 19, индикатор 13иделитель2 напр жени . Введение триггера 9 Шмитта на микромощном программируемом операционном усилителе 10, микромощных источника 5 опорного напр жени  и стабилизатора 16 напр жени , а также умножител  18 и электронного ключа 20 на мощном полевом транзисторе 21 исключает генерацию устройством помех в цеп х контролируемого источника и его нагрузки, снижает потребление мощности от контролируемого источника и обеспечивает автоматическое отключение контролируемого источника от нагрузки при его разр де. 1ил. (Л СThe invention relates to electrical measuring equipment and can be used in small-sized portable devices with autonomous power sources. The purpose of the invention is to improve the quality of control and expansion of functionality. The device contains a generator 17 of rectangular pulses, a cumulative tensioner 19, a voltage indicator 13parator2. The introduction of Schmitt trigger 9 on a micropowerable programmable operational amplifier 10, micropower reference voltage source 5 and voltage regulator 16, multiplier 18 and electronic key 20 on a powerful field-effect transistor 21 eliminates the generation of interference by the device in the circuit of the controlled source and its load, reduces power consumption from a controlled source and provides automatic shutdown of the controlled source from the load when it is discharged. 1il (Ls

Description

OsOs

hOhO

оabout

0000

оabout

ЈьЈ

Изобретение относитс  к электроизмеительной технике и может быть использоано дл  контрол  и индикации предельно опустимого разр да источников питани  посто нного тока с одновременным ограничением этого разр да в малогабаритных переносных радиоэлектронных приборах с автономными источниками питани  постонного тока.The invention relates to electrical measuring technology and can be used to control and display the maximum-low-voltage discharge of DC power sources while simultaneously limiting this discharge in small-sized portable electronic devices with autonomous source-voltage power sources.

Цель изобретени  - повышение качества контрол  за счет исключени  генерации устройством помех в цеп х контролируемого источника и его нагрузки и снижени  потребл емой от контролируемого источника мощности, а также расширение функци- ональных возможностей за счет автоматического отключени  контролируемого источника от нагрузки при его разр де .The purpose of the invention is to improve the quality of control by eliminating the generation of interference by the device in the circuits of the monitored source and its load and reducing the power consumed from the monitored source, as well as expanding the functional capabilities by automatically disconnecting the monitored source from the load when it is discharged.

На чертеже изображена функциональна  схема устройства.The drawing shows a functional diagram of the device.

Устройство содержит контролируемый источник 1 питани , подключенные параллельно ему делитель 2 напр жени , состо щий из последовательно соединенных резисторов 3 и 4, и микромощный источник 5 опорного напр жени , состо щий из Р-ка- нального полевого транзистора 6 с управл емым pn-переходом и резистором 7.The device contains a controlled power supply 1, connected in parallel to it by a voltage divider 2, consisting of series-connected resistors 3 and 4, and a micropower reference voltage source 5, consisting of a P-channel field-effect transistor 6 with a controlled pn junction and a resistor 7.

Сток транзистора 6 соединен с вторым (отрицательным) выводом источника 1, а его затвор и первый вывод резистора 7 - с первым (положительным) выводом источника 1 и общей шиной 8, второй вывод резистора 7 и исток транзистора 6 подключены к выходу источника 5 и к неинвертирующему входу триггера 9 Шмитта, состо щего из микромощного программируемого операционного усилител  10 с резистором 11 в цепи положительной обратной св зи и программирующего резистора 12, подключенного между программирующим и неинвертирующим входами этого операционного усилител . Инвертирующий вход триггера 9 подключен к выходу делител  2, отрицательный вывод питани  - к отрицательному выводу источника 1, положительный вывод питани - к общей шине 8. Выход триггера 9 соединен с вторым выводом индикатора 13, выполненного на последовательно соединенных токоограничивающем резисторе 14 и светодиоде 15, и с вторым (отрицательным) выводом питани  микромощного стабилизатора 16 напр жени , первый (положительный) вывод питани  которого соединен с общей шиной 8, а выход - с вторыми (отрицательными) выводами пи- тани  генератора 17 пр моугольных импульсов и умножител  18 напр жени , первые (положительные) выводы питани The drain of transistor 6 is connected to the second (negative) output of source 1, and its gate and the first output of resistor 7 are connected to the first (positive) output of source 1 and the common bus 8, the second output of resistor 7 and the source of transistor 6 are connected to the output of source 5 and the non-inverting input of Schmitt trigger 9, consisting of a micro-power programmable operational amplifier 10 with a resistor 11 in the positive feedback circuit and a programming resistor 12 connected between the programming and non-inverting inputs of this operational amplifier ate The inverting input of the trigger 9 is connected to the output of the divider 2, the negative power terminal to the negative terminal of source 1, the positive power terminal to the common bus 8. The output of the trigger 9 is connected to the second terminal of the indicator 13, which is connected in series with the current limiting resistor 14 and the LED 15, and with the second (negative) power output of the micropower voltage regulator 16, the first (positive) power output of which is connected to the common bus 8, and the output to the second (negative) power terminals of the generator 17 rectangular pulses and voltage multiplier 18, the first (positive) power leads

генератора 17 и умножител  18 соединены с общей шиной 8. Вход умножител  18 подключен к выходу генератора 17,второму выводу накопительного конденсатора 19 иthe generator 17 and the multiplier 18 are connected to the common bus 8. The input of the multiplier 18 is connected to the output of the generator 17, the second output of the storage capacitor 19 and

входу электронного ключа 20, состо щего из мощного n-канального полевого транзистора 21 с управл емым pn-переходом и диода 22. К затвору транзистора 21,  вл ющегос  входом ключа 20, подсоединен анод диодаAn electronic switch 20 is connected to the input of an electronic switch 20 consisting of a powerful n-channel field-effect transistor 21 with a controlled pn junction and a diode 22. An anode of the diode is connected to the gate of transistor 21 that is the input of the switch 20

0 22, исток транзистора 21 соединен с катодом диода 22, с первым выводом конденсатора 19 и с общей шиной 8, а сток - с выходом устройства.0 22, the source of the transistor 21 is connected to the cathode of the diode 22, to the first terminal of the capacitor 19 and to the common bus 8, and the drain to the output of the device.

Устройство работает следующим обра5 зом.The device works as follows.

При полностью зар женном контролируемом источнике 1 питани  на выходе триггера 9 Шмитта выходное напр жение отсутствует (близкое к нулю), так как напр 0 жение на инвертирующем входе больше, чем на неинвертирующем. В результате све- тодиод 15 не горит и напр жение на выходе микромощного стабилизатора 16 отсутствует . Умножитель 18 и генератор 17 не ра5 ботагот, чем обеспечиваетс  отсутствие помех в работающей радиоэлектронной аппаратуре . Вследствие этого напр жение на накопительном конденсаторе 19 и затворе полевого транзистора 21 ключа 20 тоже рав0 но нулю. Поэтому электронный ключ 20 открыт , т.е. сопротивление канала транзистора 21 минимально. В результате ток со стока транзистора 21 идет в цепь нагрузки.With a fully charged controlled power supply 1 at the output of the Schmitt trigger 9, the output voltage is absent (close to zero) because the voltage at the inverting input is greater than at the non-inverting one. As a result, the LED 15 is off and there is no voltage at the output of the micropower stabilizer 16. The multiplier 18 and the generator 17 are inoperative, which ensures that there is no interference in the working electronic equipment. As a result, the voltage across the storage capacitor 19 and the gate of the FET 21 of the switch 20 is also zero. Therefore, the electronic key 20 is open, i.e. the transistor 21 channel resistance is minimal. As a result, the current from the drain of the transistor 21 goes to the load circuit.

При разр де контролируемого источни5 ка 1 напр жение на инвертирующем входе триггера 9 уменьшаетс  пропорционально, а на неинвертирующем входе оно стабилизировано микромощным источником 5 опорного напр жени . Поэтому в некото0 рый момент, когда напр жение источника 1 станет меньше установленного, триггер 9 Шмитта переключитс : на его выходе установитс  напр жение, величина которого будет почти равна напр жению источника 1. ВWhen a controlled source is discharged, the voltage at the inverting input of the trigger 9 decreases proportionally, and at the non-inverting input it is stabilized by a micropower reference voltage source 5. Therefore, at a certain moment, when the voltage of source 1 becomes less than the set one, the Schmitt trigger 9 switches: at its output a voltage will be set, the value of which will be almost equal to the source voltage 1. In

5 результате загоритс  светодиод 15, сигнализиру  о разр де источника 1. Одновременно это же напр жение поступит на отрицательный вывод питани  микромощного стабилизатора 16. На его выходе по 0 витс  стабилизированное напр жение, величина которого устанавливаетс  минимально возможной, но вместе с тем она обеспечивает устойчивое возбуждение и работу генератора 17 пр моугольных импуль5 сов. После того, как стабилизированное напр жение поступит на отрицательные выводы питани  генератора 17 и умножител  18, они начинают свою работу. Генератор 17 вырабатывает пр моугольные импульсы, амплитуда которых стабилизирована стабилизатором 16. Эти импульсы, имеющие отрицательную пол рность, поступают с его выхода на вход умножител  18. В результате конденсатор 19 зар жаетс  до отрицательного напр жени , величина которого больше или, по крайней мере, равна напр жению отсечки полевого транзистора 21. Эта величина обеспечиваетс  соответствующим выбором коэффициента умножени  умножител  18.As a result, the LED 15 turns on, indicating the discharge of source 1. At the same time, the same voltage goes to the negative power supply terminal of the micropower stabilizer 16. At its output, 0 is the stabilized voltage, the value of which is set as low as possible. excitation and operation of the generator 17 square impulses. After the stabilized voltage goes to the negative terminals of the power supply of the generator 17 and multiplier 18, they begin their work. The generator 17 generates square-wave pulses whose amplitude is stabilized by the stabilizer 16. These pulses, having a negative polarity, come from its output to the input of the multiplier 18. As a result, the capacitor 19 is charged to a negative voltage, the value of which is greater or at least equal to the cut-off voltage of the field effect transistor 21. This value is provided by the appropriate selection of the multiplier of the multiplier 18.

После зар да конденсатора 19 электронный ключ 20 закрываетс  и разр д источника 1 через нагрузку прекращаетс . Величина отрицательного напр жени  на конденсаторе 19 и, следовательно, на затворе полевого транзистора 21 не подвержена колебани м напр жени  источника 1, так как умножитель 18 питаетс , как и генератор 17, стабилизированным напр жением. Отметим, что эта величина может быть любой в зависимости от выбранного коэффициента умножени  умножител  18, что позвол ет использовать в ключе 20 полевые транзисторы с любым напр жением отсечки .After charging the capacitor 19, the electronic switch 20 is closed and the discharge of the source 1 through the load is stopped. The magnitude of the negative voltage on the capacitor 19 and, consequently, on the gate of the field-effect transistor 21 is not subject to fluctuations in the voltage of source 1, since the multiplier 18 is powered, like the generator 17, by stabilized voltage. Note that this value can be any depending on the chosen multiplier of the multiplier 18, which allows the use of field-effect transistors in the switch 20 with any cut-off voltage.

После того, как ключ 20 закроетс , напр жение на источнике 1 начнет нарастать. И особенно быстро оно увеличиваетс , если разр д источника 1 производилс  большим током. Но триггер 9 Шмитта переключаетс  только тогда, когда напр жение на его инвертирующем входе достигнет второго значени  порогового напр жени , которое выше первого и устанавливаетс  резистором 11. Этим самым предотвращаетс  режим частого включени -выключени  ключа 20, который может оказатьс  нежелательным дл  питаемой аппаратуры.After key 20 closes, the voltage across source 1 will begin to increase. And it increases especially quickly if the discharge of source 1 is produced by a large current. But the Schmitt trigger 9 switches only when the voltage at its inverting input reaches the second threshold voltage, which is higher than the first and is set by resistor 11. This prevents the key 20 from frequently switching on and off, which may be undesirable for the powered equipment.

Диод 22 служит дл  разр да напр жени  накопительного конденсатора 19 через свое обратное сопротивление перехода до нул  после прекращени  работы умножител  18, т.е. после того, как триггер 9 Шмитта оп ть переключитс  и его выходное напр жение исчезнет. Одновременно диод 22 предохран ет затвор транзистора 21 от воздействи  статического электричества.The diode 22 serves to discharge the voltage of the storage capacitor 19 through its reverse transition resistance to zero after the operation of the multiplier 18, i.e. after the Schmitt trigger 9 switches again and its output voltage disappears. At the same time, diode 22 protects the gate of transistor 21 against the effects of static electricity.

Так как достоинством полевого транзистора 21  вл етс  практическое отсутствие расхода мощности коммутирующего сигнала , то можно сделать сопротивление его открытого канала сколь угодно малым, подключа  параллельно транзистору 21 другие полевые транзисторы этого же типа.Since the advantage of the field-effect transistor 21 is the practical absence of the power consumption of the switching signal, it is possible to make the resistance of its open channel arbitrarily small by connecting parallel other transistors of the same type in parallel with the transistor 21.

Чтобы снизить потребл емую устройством мощность от источника 1, первый вывод резистора 12, задающего ток потреблени  операционного усилител  10, подключен к его неинвертирующему входу, на котором создано опорное напр жение микромощным источником 5 опорного напр жени , а второй вывод резистора 12 подключен к соответствующему выводу операционного усилител  10. В результате ток через рези- 5 стор 12 будет неизменным и, следовательно , ток потреблени  триггера 9 Шмитта тоже будет посто нной величиной. При соответствующем выборе резистора 12 он составл ет единицы микроампер. Ток,In order to reduce the power consumed by the device from source 1, the first output of resistor 12, the current consumption of operational amplifier 10, is connected to its non-inverting input, on which a voltage is generated by a micropower reference voltage source 5, and the second output of resistor 12 is connected to the corresponding output operational amplifier 10. As a result, the current through resistor 5 stor 12 will be unchanged and, therefore, the current consumption of the Schmitt trigger 9 will also be a constant value. With the appropriate choice of resistor 12, it is a unit of microamps. Current,

10 потребл емый источником 5 и делителем 2, тоже составл ет единицы микроампер.10 consumed by source 5 and divider 2 is also a microampere unit.

Таким образом, когда источник 1 зар жен до заданного напр жени , устройство позвол ет полностью избавитьс  от помех,Thus, when the source 1 is charged to a predetermined voltage, the device makes it possible to completely eliminate interference,

15 создаваемых генератором пр моугольных импульсов. Устройство имеет расширенные функциональные возможности за счет автоматического отключени  разр женного источника питани  от нагрузки, позвол ет15 generated by the generator of rectangular pulses. The device has advanced functionality due to the automatic disconnection of a rarefied power source from the load, it allows

Claims (1)

0 снизить потребл емую им мощность от контролируемого источника питани . Формула изобретени  Устройство дл  контрол  разр да источников питани  посто нного тока, содержа5 щее генератор пр моугольных импульсов, первый вывод питани  которого подключен к общей шине, к которой подключены первый вход устройства, первый вывод накопительного конденсатора и первый вывод0 to reduce the power it consumes from a controlled power source. Claims An apparatus for monitoring the discharge of DC power sources, comprising 5 square-wave pulses, the first power supply of which is connected to the common bus to which the first input of the device, the first output of the storage capacitor and the first output are connected 0 индикатора, выполненного на последовательно соединенных светодиоде и токоогра- ничивающем резисторе, второй вход устройства соединен с вторым выводом питани  делител  напр жени , отличаю5 щ е е с   тем, что, с целью повышени  качества контрол  и расширени  функциональных возможностей за счет автоматиче- ского отключени  контролируемого источника от нагрузки при его разр де, в0 indicator made on the series-connected LED and current-limiting resistor, the second input of the device is connected to the second power output of the voltage divider, which is different from the fact that, in order to improve the quality of control and expand the functionality due to automatic disconnection controlled source from the load when it is de, in 0 него введены триггер Шмитта, микромощный источник опорного напр жени , микро- мощный стабилизатор напр жени , умножитель напр жени  и электронный ключ, выполненный на мощном полевом0, a Schmitt trigger, a micropower reference voltage source, a micro-powerful voltage stabilizer, a voltage multiplier, and an electronic switch made on a powerful field source 5 транзисторе с диодом, подключенным между его затвором и истоком, триггер Шмитта выполнен на микромощном программируемом операционном усилителе с резистором в цепи положительной обратной св зи и5 the transistor with a diode connected between its gate and the source, the Schmitt trigger is made on a micro-power programmable operational amplifier with a resistor in the positive feedback circuit and 0 программирующим резистором, подключенным между программирующим входом этого операционного усилител  и его неинвертирующим входом, выводы питани  микромощного операционного усилител  и0 by a programming resistor connected between the programming input of this opamp and its non-inverting input, the power pins of the micropower op-amp and 5 микромощного источника опорного напр жени  подключены к соответствующим входам устройства, первые выводы питани  делител  напр жени , микромощного стабилизатора напр жени  и умножител  напр жени  и исток полевого транзистора5 micropower reference voltage sources are connected to the corresponding inputs of the device, the first power supply terminals of the voltage divider, micropower voltage regulator and voltage multiplier and the source of the field-effect transistor подключены к общей шине, инвертирующийвыход которого подключен к вторым вывовход микромощного операционного усили-дам питани  последовательно соединенныхconnected to a common bus, the inverting output of which is connected to the second output of the micropowerful operating power supply тел  соединен с выходом делител  напр -генератора пр моугольных импульсов и умжени , неинвертирующий вход- с выходомножител  напр жени , выход которого соемикромощного источника опорного напр -5 динен с вторым выводом накопительногоthe body is connected to the output of a divider, for example, a generator of rectangular pulses and a drain, a non-inverting input, from a voltage multiplier, the output of which is a single-power source of the reference voltage -5 dinin with the second output of the accumulative жени , а выход - с вторым выводом индика-конденсатора и затвором полевого транзитора и вторым выводом питани стора, сток которого подключен к выходуand the output with the second output of the indicator capacitor and the gate of the field-effect transistor and the second power supply terminal of the stor, the drain of which is connected to the output микромощного стабилизатора напр жени ,устройства.micropower voltage regulator device.